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含Si量大于16%的高硅铝合金具有质轻,耐磨,耐热,热膨胀小等诸多优点,在航空航天、汽车及机械行业等领域具有广泛的应用前景。本文研究开发了含硅量为19～21%的过共晶铝硅合金材料及其配套工艺,利用OM、SEM、EDX等检测手段对合金的微观组织和相组成进行了研究,测试并分析了合金的力学性能和热膨胀性能。并结合高能超声振动作用,研究了超声效应对铝硅合金中β富Fe相的影响。研究开发出Al-20Si-2Cu-1Ni-0.5Mn-0.4Mg高硅铝合金制备工艺,采用P-RE复合变质剂,实现了初晶硅和共晶硅的双重变质目的,细化初晶硅尺寸至20～30μm之间,改善了合金组织。合金采用T6热处理工艺取得了很好的固溶和弥散强化效果。利用OM、SEM、EDX等检测手段,对合金的显微组织和生成相进行分析研究,结果表明:除了初晶硅和共晶硅外,合金α-Al基体上分布着大量金属间化合物。这些第二相经T6处理后大多以小尺寸球状或团块状形态存在于合金中,对基体有一定强化作用。但AlSiCuNiRE相呈针片状分布在基体中,损害合金力学性能。研究了Mg对过共晶铝硅合金组织和性能的影响。结果表明:含Mg量在0～0.8%范围内变化时,对铝合金的铸态力学性能影响较小,但T6热处理后,由于Mg2Si的弥散强化作用,合金抗拉强度却显著提高,在0.4%Mg左右时达到最大值,为279MPa。其300℃高温拉伸强度也达到了154MPa。随Mg含量的增加合金的伸长率呈下降趋势。测试了0.4wt%Mg高硅铝合金的热膨胀性能,合金试样在26～300℃温度范围内热膨胀系数仅为17.4157×10-6/℃,远低于ZL109等合金。分析认为,Si、RE等具有低热膨胀系数元素的存在和大量高温稳定相的生成减小了合金热膨胀系数。研究了高能超声波对铝硅合金中针状β富Fe相的影响。结果表明:超声空化效应和声流效应作用能有效细化β富Fe相,减小其对合金力学性能的危害。超声处理120s的合金,富Fe相以块状形态存在于合金中。其室温和高温拉伸性能分别为198.1MPa和142.5MPa。块状富Fe相损害合金室温力学性能却对其高温性能有一定强化作用。